EP4269327A1 - Zapfventil - Google Patents

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EP4269327A1
EP4269327A1 EP22170947.0A EP22170947A EP4269327A1 EP 4269327 A1 EP4269327 A1 EP 4269327A1 EP 22170947 A EP22170947 A EP 22170947A EP 4269327 A1 EP4269327 A1 EP 4269327A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
main valve
valve body
restoring
opening cross
valve device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22170947.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lasse Schulz-Hildebrandt
Matthias Fedde
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Elaflex Hiby GmbH and Co KG
Original Assignee
Elaflex Hiby GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elaflex Hiby GmbH and Co KG filed Critical Elaflex Hiby GmbH and Co KG
Priority to EP22170947.0A priority Critical patent/EP4269327A1/de
Priority to PCT/EP2023/060210 priority patent/WO2023208700A1/de
Publication of EP4269327A1 publication Critical patent/EP4269327A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67D—DISPENSING, DELIVERING OR TRANSFERRING LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B67D7/00—Apparatus or devices for transferring liquids from bulk storage containers or reservoirs into vehicles or into portable containers, e.g. for retail sale purposes
    • B67D7/06—Details or accessories
    • B67D7/42—Filling nozzles
    • B67D7/44—Filling nozzles automatically closing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
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    • B67D7/06—Details or accessories
    • B67D7/32—Arrangements of safety or warning devices; Means for preventing unauthorised delivery of liquid
    • B67D7/3209—Arrangements of safety or warning devices; Means for preventing unauthorised delivery of liquid relating to spillage or leakage, e.g. spill containments, leak detection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67D—DISPENSING, DELIVERING OR TRANSFERRING LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B67D7/00—Apparatus or devices for transferring liquids from bulk storage containers or reservoirs into vehicles or into portable containers, e.g. for retail sale purposes
    • B67D7/06—Details or accessories
    • B67D7/42—Filling nozzles
    • B67D7/44—Filling nozzles automatically closing
    • B67D7/52—Filling nozzles automatically closing and provided with additional flow-controlling valve means

Definitions

  • the subject of the present invention is a nozzle for dispensing a fluid, with an inlet for connecting a fluid supply line, an outlet and a main channel connecting the inlet to the outlet.
  • the nozzle further includes a main valve device for controlling fluid flow through the main channel and a control lever for actuating the main valve device.
  • the nozzle valve includes an automatic safety shutdown, which is designed to move the main valve device into a closed position regardless of a position of the control lever when a fluid pressure at the inlet falls below a minimum value.
  • the nozzle comprises a biasing device that biases the main valve device into the closed position and causes a variable opening cross section of the main valve device depending on a fluid pressure at the inlet.
  • Such a nozzle is from the EP 2 386 520 B1 known. It can be used in particular to dispense fuel into the tank of a vehicle. A user can operate the nozzle using the control lever to open the main valve and close it again after a desired amount of fuel has been dispensed.
  • the fuel is supplied via a feed pump, which is usually connected to the nozzle by means of a fuel hose.
  • the feed pump regularly enables a desired amount of fuel to be preselected.
  • the user can wait for the preselected amount of fluid to be dispensed after hooking the outlet pipe of the nozzle into a filler neck of the vehicle and then pressing the control lever determined by means of a locking device.
  • the feed pump switches off automatically and the delivery of fuel is stopped. It is not necessarily necessary for the control lever and with it the main valve to be moved back into the closed position after the feed pump has been switched off. If the main valve remains in the open position, there is a fundamental risk that fuel will escape uncontrollably during a subsequent refueling process. In order to avoid this danger, the known nozzle valve has the automatic safety shutdown described above, which moves the main valve into the closed position when the pressure at the inlet falls below a minimum value, especially after switching off the feed pump.
  • the pretensioning device Due to the above-mentioned pretensioning device, an increased back pressure is generated in front of the main valve in the previously known nozzle valve during the delivery of the fluid, which disappears after the feed pump is switched off.
  • the biasing device thus contributes to the generation of a sufficient pressure difference, which can be exploited in a known manner within the automatic shutdown device to ensure a safe shutdown.
  • the pretensioning device ensures that fuel still present within the fuel hose cannot flow out uncontrollably even if the fuel hose is full of fluid after the feed pump has been switched off and the automatic shutdown device has not (yet) been triggered.
  • the object of the present invention is to provide a nozzle that at least partially avoids the disadvantages mentioned above.
  • This task is solved with the features of the independent claims.
  • Advantageous embodiments are specified in the subclaims.
  • the biasing device is set up to generate a discontinuous opening characteristic of the main valve device in such a way that a closing force acting on the main valve device is reduced in a first opening cross-sectional area extending from the closed position of the main valve device up to a limit opening cross section.
  • fluid includes liquid, gaseous or mixed phase substances.
  • the main valve device can have exactly one or two or more valve bodies.
  • An opening cross section of the main valve device is a cross-sectional area which is dependent on the opening state of the one or more valve bodies of the main valve device and which is responsible for the flow of the fluid is available through the main valve device.
  • all valve bodies of the main valve device are in a closed position.
  • the main valve device When the main valve device is closed, it has an opening cross section of zero.
  • a closing force that acts on a valve body is reduced starting from the closed position up to the limit opening cross section (i.e. within the first opening cross section area).
  • the minimum pressure at the inlet required to open the main valve device is thereby reduced.
  • the main valve device can therefore be opened more easily by the valve body, whose closing force is reduced, carrying out a corresponding opening movement. In this way it can be ensured that in full hose operation, even a low pressure in front of the main valve device is sufficient to open the main valve device. In this way, the pressure can be reliably reduced below the minimum pressure at which the automatic shut-off device is triggered.
  • the fluid provided by a delivery pump hits the main valve device at a significantly higher pressure during normal delivery operation, so that the limit opening cross section is regularly exceeded.
  • the discontinuity of the opening characteristic is reflected in the fact that the reduction in the closing force ceases when the limit opening cross section is exceeded. If the limit opening cross section is exceeded, a larger pressure difference is necessary to further increase the opening cross section. Therefore, when the limit opening cross section is exceeded, a high pressure is built up in front of the main valve device, which can be used in a known manner to act on the automatic switch-off device. The operational safety the automatic switch-off device can be improved in this way.
  • the biasing device is designed such that a minimum pressure required to open the main valve device is in a range between 0.01 bar and 0.5 bar, preferably between 0.05 bar and 0.3 bar. Furthermore, it can be provided that a pressure threshold from which the opening cross section exceeds the limiting opening cross section is in a range between 0.075 bar and 0.5 bar. Preferably, the pressure threshold is at least 5% greater, more preferably at least 20%, particularly preferably at least 50% greater than the minimum pressure.
  • the main valve device opens in a controlled manner (maximum up to the limit opening cross section) and thus enables a controlled pressure reduction below the minimum pressure, below which the automatic switch-off device is triggered.
  • the minimum pressure can be between 0.075 bar and 0.45 bar, for example.
  • the automatic safety shutdown and the biasing device are preferably designed such that the minimum pressure lies between the minimum pressure and the pressure threshold.
  • the boundary opening cross section can, for example, be in a range between 1 mm 2 and 12 mm 2 , preferably between 2 mm 2 and 8 mm 2 .
  • the main valve device has a main valve body, a main valve seat, a pressure reduction channel and a pressure reduction valve body designed to close the pressure reduction channel.
  • the main valve device therefore has two valve bodies.
  • the biasing device can be designed to independently control the main valve body and the pressure relief valve body from each other into a closed position, a change in the opening cross section of the main valve device in the first opening cross section area being brought about by a movement of the pressure reduction valve body and a change in the opening cross section of the main valve device beyond the limit opening cross section being brought about by a movement of the main valve body relative to the main valve seat.
  • an opening cross section of the main valve device can be changed by changing an opening state of the pressure reduction valve body and/or moving the main valve body relative to the main valve seat.
  • the pressure reduction channel preferably runs through the main valve body.
  • the biasing device for urging the main valve body into the closed position can have a first restoring element, which is preferably designed as a solid tube spring.
  • the biasing device for urging the pressure reduction valve body into the closed position can have a second restoring element, which is preferably designed as a pressure reduction spring. Because the main valve device has two independent valve bodies and the biasing device has a separate restoring element for each of these valve bodies, the described discontinuity of the opening characteristic can be realized in a simple manner.
  • the main valve device is opened by the fluid pressure in full hose operation in that only the pressure reduction valve body opens, while the main valve body remains in a closed position in which it lies sealingly against the main valve seat.
  • an opening cross section can preferably be achieved which corresponds to the limit opening cross section. Any overpressure present in front of the main valve device in full hose operation can then be controlled in a controlled manner via the pressure reduction channel be dismantled.
  • normal delivery operation i.e.
  • the opening cross section of the main valve device is (additionally) increased by a movement of the main valve body relative to the main valve seat, so that an increased dynamic pressure predetermined by the first restoring element or the full-tube spring is established in front of the main valve device.
  • the main valve device comprises a main valve body which is biased into a closed position by the biasing device against a main valve seat, the first opening cross-sectional area having a first adjustment range of the main valve body and a second opening cross-sectional area extending beyond the limit opening cross-section having a second opening cross-sectional area adjoining the first adjustment range Adjusting range of the main valve body corresponds.
  • An adjustment range of the main valve body refers to a movement range (deflection range) extending along an axial direction of the main valve body, within which the main valve body can be moved relative to the valve seat in order to open or close the main valve device.
  • the discontinuous opening characteristic is also achieved in that the biasing device has a smaller reset constant in the first adjustment range than in the second adjustment range.
  • the “reset constant” is a measure of the relationship between the force required to move the main valve body and the resulting deflection of the main valve body. Due to the smaller reset constant of the pretensioning device in the first adjustment range, the main valve body is pushed less strongly into the closed position in this adjustment range. This makes it possible for even a lower fluid pressure in front of the main valve device to cause the main valve device to open until the end of the first adjustment range and thus the limit opening cross section is reached. If the main valve device is subjected to a greater fluid pressure in normal delivery operation, the main valve body moves further within the second adjustment range against a restoring force specified by the larger restoring constant.
  • the biasing device can comprise a first restoring element and a second restoring element, with a movement of the main valve body in the first adjustment range in the opening direction occurring predominantly or exclusively against a restoring force of the second restoring element and with a movement of the main valve body in the second adjustment range in the opening direction predominantly or exclusively against a restoring force of the first restoring element takes place.
  • the above-mentioned separate effect of the restoring elements in the different adjustment ranges can be achieved, for example, in that the first restoring element biases the main valve body relative to a displaceable holding element, the second restoring element biasing the displaceable holding element relative to the main valve seat of the main valve device.
  • a movement of the main valve body in the first adjustment range in the opening direction can be achieved by a joint movement of the holding element and the main valve body against a restoring force of the second restoring element, with a movement of the main valve body in the second adjustment range in the opening direction by a movement of the main valve body relative to the holding element in the opposite direction Restoring force of the first restoring element can take place.
  • the displaceable holding element can be displaced relative to the main valve seat by means of a positioning on the main valve seat be limited to the first stop.
  • the mobility of the displaceable holding element relative to the main valve body can be limited by a second stop formed on the main valve body. If there is only a low pressure in front of the main valve device, the main valve body is tensioned against the displaceable holding element by the first restoring element until the holding element abuts against the second stop of the main valve body. At the same time, the holding element is spaced from the stop present on the main valve seat due to the restoring force of the second restoring element.
  • the biasing device comprises a first restoring element with a first restoring constant, which forces the main valve body into the closed position relative to the main valve seat.
  • the biasing device in this embodiment comprises a second restoring element with a second restoring constant, which urges the main valve body in the opening direction relative to the main valve seat.
  • the second restoring element counteracts the first restoring element, whereby a reduction in the closing force can be achieved in the first adjustment range, which enables a controlled pressure reduction.
  • the limit opening cross section is exceeded (i.e in the second adjustment range)
  • the opposite effect of the second restoring element can be eliminated, whereby the discontinuity of the opening characteristic according to the invention can be realized.
  • the restoring constant of the pretensioning device in the first setting range can result from a combination of the restoring constants of the first and second restoring elements, whereby the restoring constant of the prestressing device can result predominantly or exclusively from the restoring constant of the first restoring element when the limit opening cross section is exceeded (i.e. in the second setting range).
  • a restoring force of the first restoring element which acts on the main valve body in the first adjusting range
  • a restoring force of the second restoring element which acts on the main valve body in the first adjusting range
  • the second restoring element has a first end and a second end opposite along a deflection direction, the first end being fixed to the main valve body and the second end resting against a stop fixed relative to the main valve seat during a movement of the main valve body in the first adjustment range and wherein the second end is released from the stop during a movement of the main valve body in the second adjustment range.
  • a deflection of the second end of the second restoring element in the upstream direction is also limited by a limiting projection fixed to the main valve body.
  • the invention furthermore relates to a fuel pump with a delivery pump for dispensing a fluid and with a delivery hose that connects the delivery pump to a delivery valve according to the invention.
  • FIG. 1 shows a fuel pump 8 according to the invention, to which a fuel valve according to the invention is connected for dispensing fuel, in a partially sectioned side view.
  • the nozzle comprises a housing 12 with an inlet 13 which is connected to a fuel hose 9.
  • the Fuel hose 9 leads to the schematically shown fuel pump 8.
  • An outlet pipe 11 is inserted into the housing 12, at the front end of which there is an outlet 14.
  • the main valve device 16 has a main valve body which is in the state of Figure 1 is held in a closed position in a known manner by a closing spring 28 and a piston arrangement 29 acted upon by the closing spring.
  • the main valve device 16 can be actuated in a known manner via a control lever 17 by moving the piston arrangement 29 to the left with the aid of a control lever bolt 27 against the force of the closing spring 28.
  • the main valve body is released in a basically known manner, so that a fluid pressure prevailing upstream of the main valve device can move the main valve body into an open position.
  • the main valve device is forced into the closed position by a biasing device 18.
  • the fluid pressure at the inlet 13 must be sufficiently high in order to dispense the fuel in order to overcome the resistance of the biasing device 18. The interaction of the biasing device 18 with the main valve device 16 will be discussed below in connection with Figures 2 to 5 explained in detail.
  • the nozzle further comprises an automatic shut-off device 10, which is designed to be the main valve device 16 to move into the closed position regardless of a position of the control lever 17 when a fluid pressure at the inlet 13 falls below a minimum value.
  • the shutdown device 10 is set up for this purpose in a fundamentally known manner (see for example EP 2 386 520 B1 ), to decouple the control lever bolt 27 from the piston arrangement 29, so that the main valve body is moved into the closed position by the closing spring 28 and held there, regardless of the position of the control lever.
  • a pressure connection channel 30 opens into the main channel 15.
  • the pressure connection channel 30 interacts in a known manner with the automatic switch-off device 10 in such a way that a pressure drop taking place upstream of the main valve device 16 below the minimum value triggers the switch-off device 10 and thus to the above described decoupling of the control lever 17 from the piston arrangement 29 leads.
  • Figure 2 shows a partial section of the embodiment of Figure 1 in a side sectional view.
  • the partial section shows the area of the nozzle valve according to the invention, in which the main valve device 16 and the biasing device 18 are arranged and interact with one another.
  • Areas A and B are also marked, which are enlarged in the Figures 2A and 2B are shown.
  • the main valve device 16 of this embodiment includes a main valve body 20' and a main valve seat 23.
  • the piston assembly 29 presses the main valve body 20 'in the in Figure 2 shown operating state against the main valve seat 23 in a closed position.
  • the main valve body 20 ' which is connected to a valve rod 31, is also brought into the closed position against the main valve seat 23 by the biasing device 18 tense.
  • the valve rod 31 extends along an axial direction of the main valve body 20'.
  • the biasing device 18 comprises a solid tube spring 18a, a pressure relief spring 18c and a displaceable holding element 24.
  • the two springs 18a, 18c are compressed relative to their rest position (i.e. push the elements on which they rest apart), with the pressure relief spring 18c acting on the main valve body 20 'exerts a smaller closing force and has a smaller spring constant than the full tube spring 18a.
  • a smaller force is required than with the solid tube spring 18a.
  • the main valve seat 23 is integrally connected to holding projections 32, which slidably support the displaceable holding element 24 and enable displacement of the holding element 24 along the axial direction.
  • the valve stem 31 is also slidably guided through a through opening provided in the displaceable holding element 24.
  • the mobility of the valve stem 31 or the valve body 20 'connected to it relative to the holding element 24 in the closing direction is limited by a stop 35, which is formed at the rear end of the main valve body 20'.
  • the pressure reduction spring 18c tensions the holding element 24 relative to the holding projections 32 (and thus relative to the valve seat 23) in the closing direction (i.e. in Figure 2 to the left).
  • the solid tube spring 18a engages an outward-pointing projection 34 of the valve stem 31 and the upstream end of the holding element 24 and thus tensions the valve body 20 'relative to the holding element 24 in the upstream closing direction, but only as far as the front end of the holding element 24 comes to rest at stop 35.
  • the stop 35 is positioned so that the main valve body 20 'is not only supported by the full tube spring 18a, but also with additional Action of the pressure reduction spring 18c (or under the additional action of piston device 29 and closing spring 28) can be moved completely into the closed position.
  • FIG 3 shows an excerpt from the Figure 2 in another operating state in which the piston assembly 29 is spaced from the downstream end of the main valve body 20 'and the main valve body is thus released.
  • the fuel hose is full of fluid, so that there is a corresponding fluid pressure in front of the main valve device.
  • This condition can arise, for example, if the control lever is locked in an open position and the feed pump has been switched off after a preselected amount of fuel has been dispensed.
  • the fluid pressure in front of the main valve device 16 drops significantly, although in the present case (due to the fuel hose still full of fluid) it still remains above the minimum pressure at which the automatic switch-off device is triggered.
  • the main valve body 20' is thus supported by the full tube spring 18a and the pressure relief spring 18c (in Figure 3 to the left) in the closed position.
  • Figure 4 shows the section of the Figure 3 in a different operating state of the nozzle.
  • the control lever 17 is in a middle opening position, which is associated with a predetermined axial position of the piston arrangement 29.
  • Feed pump switched on, so that the fluid pressure prevailing upstream of the main valve device 16 is sufficient to move the main valve body 20 'downstream in the axial direction against the restoring force of the full-tube spring 18a until the main valve body 20' abuts the piston arrangement 29. This results in an opening cross section of the main valve device that exceeds the limit opening cross section.
  • Figure 5 shows the section of the Figures 3 and 4 in yet another operating state of the nozzle.
  • the control lever 17 is in a fully open position.
  • the piston arrangement 29 is accordingly opposite the position of the Figure 4 shifted further to the right.
  • the fluid pressure generated by the feed pump can therefore increase the main valve body 20' relative to that in Figure 4 Move further to the right in the state shown so that the opening cross section increases further.
  • Figure 6 shows a main valve device 16 and a biasing device 18 of a second embodiment of a nozzle according to the invention.
  • Such elements which are essentially identical in the first embodiment according to the invention, are provided with the same reference numerals in the present case. The differences between the first embodiment and the second embodiment will be explained below.
  • the main valve device 16 comprises a main valve body 20", which is forced into the closed position by a pretensioning device 18, the pretensioning device 18 having a solid tube spring 18a and a pressure reduction spring 18d.
  • a pretensioning device 18 having a solid tube spring 18a and a pressure reduction spring 18d.
  • there are holding projections 32' which are integrally connected to the valve seat 23 and on which the main valve piston is located 31 sliding and along is mounted displaceably in its axial direction.
  • the full tube spring 18a engages an upstream end of the retaining projections 32' to bias the main valve in the closing direction.
  • the pressure reduction spring 18d is connected at its downstream end to the main valve body 20" and has a sliding ring 37 at its opposite upstream end, which can be displaced relative to the main valve body 20" up to a limiting projection 38 when the pressure reduction spring 18d is deflected.
  • the sliding ring 37 rests against a downstream stop 25 of the holding projections 32 ', so that the main valve body 20" is tensioned in an opening direction relative to the valve seat 23 by the pressure reduction spring 18d.
  • the control lever 17 is in the state shown in FIG. 6 in the closed position, so that the main valve cone 20" is additionally tensioned into the closed position by the piston arrangement 29 acted upon by the closing spring 28.
  • there is a gap 39 between the sliding ring 37 and the limiting projection see Figure 6A , in which the section A of the Figure 6 shown enlarged).
  • Figure 7 shows an excerpt from the Figure 6 in a state in which the piston arrangement 29 is spaced from the downstream end of the main valve body 20" and the main valve body is correspondingly released.
  • this state can arise, for example, when the control lever is locked in an open position, the feed pump switched off after the delivery of a preselected amount of fuel and the automatic switch-off device has not yet been triggered.
  • the main valve body 20" is tensioned in the closing direction by the full-tube spring 18a and in the opening direction by the pressure reduction spring 18d.
  • the closing force exerted on the main valve body 20" by the full tube spring 18a is correspondingly reduced by the pressure reduction spring 18d reduced and a minimum pressure required for opening is also reduced.
  • the main valve body 20" can therefore be moved in the opening direction under the effect of a low fluid pressure until the sliding ring 37 comes to rest on the limiting projection 38 (see Figure 7A ).
  • This opening movement corresponds to a first adjustment range of the main valve body 20" and the opening cross section that can be achieved thereby corresponds to the limit opening cross section.
  • Due to the slight opening of the main valve device in Figure 7 illustrated by the gap 44, the fluid pressure can be reduced in a controlled manner until the minimum pressure is exceeded and the automatic switch-off device is triggered.
  • Figure 8 shows the section of the Figure 7 in a different operating state of the nozzle.
  • the control lever 17 is in a middle opening position, which is associated with a predetermined axial position of the piston arrangement 29.
  • the feed pump is switched on, so that the fluid pressure prevailing upstream of the main valve device 16 is sufficient to move the main valve body 20" downstream in the axial direction against the restoring force of the solid tube spring 18a until the main valve body 20' against the piston arrangement 29 bumps. This results in an opening cross section of the main valve device that exceeds the limit opening cross section. In this state, the pressure reduction spring 18d is no longer in contact with the stop 25.
  • Figure 9 shows the section of the Figures 7 and 8th in yet another operating state of the nozzle.
  • the control lever 17 In the state of Figure 9 the control lever 17 is in a fully open position.
  • the piston arrangement 29 is accordingly opposite the position of the Figure 8 shifted further to the right.
  • the fluid pressure generated by the feed pump can therefore increase the main valve body 20" compared to the in Figure 8 Move further to the right in the state shown so that the opening cross section increases further.
  • Figure 10 shows a main valve device 16 and a biasing device 18 of a third embodiment of a nozzle according to the invention.
  • Such elements which are essentially identical in the first or second embodiment according to the invention, are provided with the same reference numerals in the present case. The differences from the other embodiments are explained below.
  • the main valve device 16 comprises a main valve body 20, which is tensioned in the closing direction against a main valve seat 23 by the pretensioning device 18.
  • the main valve device 16 also includes a pressure reduction channel 21 extending through the main valve body 20, as well as a pressure reduction valve body 22, which is designed to close the pressure reduction channel 21.
  • the main valve device 16 thus comprises two valve bodies 20, 22, each of which can contribute to the opening of the main valve device 16.
  • the nozzle has holding projections 32' which are integrally connected to the valve seat 23. on which the main valve piston 31 is mounted slidably and displaceably along its axial direction.
  • the biasing device 18 comprises a full-tube spring 18a, which tensions the main valve body 20 against the valve seat 23, and a pressure reduction spring 18b, which tensions the pressure reduction valve body 22 against the main valve body 20.
  • the pressure reduction spring 18b is clamped in a compressed state between a downstream end of the pressure reduction valve 22 and an outwardly projecting collar 40 which is fixed to the main valve body 20.
  • Figure 11 shows an excerpt from the Figure 10 , wherein the piston assembly 29 is spaced from the downstream end of the main valve body 20 and the pressure relief valve body 22.
  • the feed pump was also turned off after a preselected amount of fuel had been dispensed and the automatic shut-off device had not yet been triggered.
  • the main valve body 20 is tensioned in the closing direction by the solid tube spring 18a.
  • the pressure relief valve 22 is tensioned in the closing direction by the pressure relief spring 18b.
  • the reset constants of the elements 18a and 18b are selected in the present case so that a movement of the pressure reduction valve body 22 relative to the main valve body 20 in the opening direction requires a lower minimum pressure at the inlet 13 than a movement of the main valve body 20 relative to the main valve seat 23 in the opening direction.
  • the low pressure present is therefore just enough to move the pressure reduction valve 22 in the opening direction until it hits a stop 41 fixed relative to the main valve body.
  • the fluid pressure can be reduced in a controlled manner until the pressure falls below the minimum and the automatic shut-off device is triggered.
  • a further opening movement of the main valve device 16 (beyond the limit opening cross section), which is achieved by a movement of the main valve body 20 relative to the main valve seat 23 in the opening direction, requires a significantly higher pressure, which only occurs when the feed pump is switched on.
  • Figure 12 shows the section of the Figure 11 in a different operating state of the nozzle.
  • the control lever 17 is in a middle opening position, which is associated with a predetermined axial position of the piston arrangement 29.
  • the feed pump is switched on, so that the fluid pressure prevailing upstream of the main valve device 16 is sufficient to move the main valve body 20 in the opening direction in addition to the pressure reduction valve 22 against the restoring force of the full tube spring 18a until the main valve body 20 abuts against the piston arrangement 29. This results in an opening cross section of the main valve device 16 which exceeds the limit opening cross section.
  • Figure 13 shows the section of the Figures 11 and 12 in yet another operating state of the nozzle.
  • the control lever 17 In the state of Figure 13 the control lever 17 is in a fully open position.
  • the piston arrangement 29 is accordingly opposite the position of the Figure 12 shifted further to the right.
  • the fluid pressure generated by the feed pump can therefore move the main valve body 20 even further to the right compared to the state shown in FIG. 12, so that the opening cross section increases further.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Zapfventil zur Ausbringung eines Fluids, mit einem Einlass zum Anschluss einer Fluidzuleitung, einem Auslass, einem den Einlass mit dem Auslass verbindenden Hauptkanal, einer Hauptventileinrichtung zur Steuerung eines Fluiddurchflusses durch den Hauptkanal, einem Steuerhebel zur Betätigung der Hauptventileinrichtung, einer automatischen Sicherheitsabschaltung, die dazu ausgestaltet ist, die Hauptventileinrichtung unabhängig von einer Stellung des Steuerhebels in eine Schließstellung zu bewegen, wenn ein Fluiddruck am Einlass einen Mindestwert unterschreitet, und mit einer Vorspanneinrichtung, die die Hauptventileinrichtung in die Schließstellung vorspannt und einen veränderlichen Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung abhängig von einem Fluiddruck am Einlass bewirkt. Erfindungsgemäß ist die Vorspanneinrichtung dazu eingerichtet, eine unstetige Öffnungscharakteristik der Hauptventileinrichtung (16) derart zu erzeugen, dass eine auf einen Ventilkörper (20, 20', 20", 22) der Hauptventileinrichtung wirkende Schließkraft in einem sich von der Schließstellung der Hauptventileinrichtung bis zu einem Grenzöffnungsquerschnitt erstreckenden ersten Öffnungsquerschnittbereich reduziert ist. Durch die erfindungsgemäßen Merkmale kann ein im Vollschlauchbetrieb stromaufwärts der Hauptventileinrichtung vorhandener Fluiddruck auf einfache und kontrollierte Weise abgebaut werden.

Description

  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Zapfventil zur Ausbringung eines Fluids, mit einem Einlass zum Anschluss einer Fluidzuleitung, einem Auslass und einem den Einlass mit dem Auslass verbindenden Hauptkanal. Das Zapfventil umfasst zudem eine Hauptventileinrichtung zur Steuerung eines Fluiddurchflusses durch den Hauptkanal und einen Steuerhebel zur Betätigung der Hauptventileinrichtung. Weiterhin umfasst das Zapfventil eine automatische Sicherheitsabschaltung, die dazu ausgestaltet ist, die Hauptventileinrichtung unabhängig von einer Stellung des Steuerhebels in eine Schließstellung zu bewegen, wenn ein Fluiddruck am Einlass einen Mindestwert unterschreitet. Schließlich umfasst das Zapfventil eine Vorspanneinrichtung, die die Hauptventileinrichtung in die Schließstellung vorspannt und einen veränderlichen Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung abhängig von einem Fluiddruck am Einlass bewirkt.
  • Ein solches Zapfventil ist aus der EP 2 386 520 B1 bekannt. Es kann insbesondere zur Ausbringung von Kraftstoffen in den Tank eines Fahrzeugs verwendet werden. Ein Benutzer kann das Zapfventil dazu mit Hilfe des Steuerhebels betätigen, um das Hauptventil zu öffnen und nach Ausbringung einer gewünschten Kraftstoffmenge wieder zu schließen. Die Bereitstellung des Kraftstoffs erfolgt über eine Förderpumpe, die üblicherweise mittels eines Kraftstoffschlauchs an das Zapfventil angeschlossen ist.
  • Die Förderpumpe ermöglicht regelmäßig eine Vorwahl einer gewünschten Kraftstoffmenge. Der Benutzer kann in einem solchen Fall die Ausbringung der vorgewählten Fluidmenge abwarten, nachdem er das Auslaufrohr des Zapfventils in einen Einfüllstutzen des Fahrzeugs eingehängt und den Steuerhebel anschießend mittels einer Rastvorrichtung festgestellt hat. Nach Ausbringung der vorgewählten Fluidmenge schaltet die Förderpumpe automatisch ab und die Ausbringung von Kraftstoff wird beendet. Nicht zwangsläufig erforderlich ist es, dass nach dem Abschalten der Förderpumpe der Steuerhebel und mit ihm das Hauptventil wieder in die Schließstellung zurück bewegt werden. Wenn das Hauptventil in der Öffnungsstellung verbleibt, geht dies grundsätzlich mit der Gefahr einher, dass bei einem nachfolgenden Tankvorgang unkontrolliert Kraftstoff austritt. Um diese Gefahr zu vermeiden, weist das bekannte Zapfventil die oben beschriebene automatische Sicherheitsabschaltung auf, die das Hauptventil in die Schließstellung bewegt, wenn der Druck am Einlass, insbesondere nach dem Abschalten der Förderpumpe, einen Mindestwert unterschreitet.
  • Durch die oben genannte Vorspanneinrichtung wird beim vorbekannten Zapfventil während der Ausbringung des Fluids ein erhöhter Staudruck vor dem Hauptventil erzeugt, welcher nach dem Abschalten der Förderpumpe wegfällt. Die Vorspanneinrichtung trägt somit zur Erzeugung einer ausreichenden Druckdifferenz bei, die innerhalb der automatischen Abschalteinrichtung auf bekannte Weise ausgenutzt werden kann, um eine sichere Abschaltung zu gewährleisten. Darüber hinaus bewirkt die Vorspanneinrichtung, dass noch innerhalb des Kraftstoffschlauchs vorhandener Kraftstoff auch dann nicht unkontrolliert auslaufen kann, wenn der Kraftstoffschlauch nach dem Abschalten der Förderpumpe voll Fluid steht und die automatische Abschalteinrichtung (noch) nicht ausgelöst wurde.
  • Ein Problem kann in diesem Zusammenhang allerdings dann entstehen, wenn der Druck am Einlass sowie innerhalb des Kraftstoffschlauchs im Vollschlauchbetrieb (also dann, wenn die Förderpumpe abgeschaltet ist und der Kraftstoffschlauch voll Fluid steht) nicht unter den Mindestdruck abfällt oder sich sogar wieder vergrößert, wenn beispielsweise aus einem kalten Erdtank geförderter Kraftstoff sich in einem der Sonne ausgesetzten Kraftstoffschlauch erwärmt. In der EP 2 386 520 B1 wurde zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen, dass das Hauptventil unter der Wirkung der Vorspanneinrichtung dergestalt verkantet in die Schließstellung gedrückt wird, dass dessen Dichtigkeit reduziert ist. Aufgrund der reduzierten Dichtigkeit kann sich der im Vollschlauchbetrieb vorhandene Druck auf kontrollierte Weise abbauen, so dass durch diese vorbekannte Lösung eine sichere Abschaltung gewährleistet ist. Es hat sich allerdings gezeigt, dass die Bauteile, die zur Verkantung des Hauptventils beitragen, geringe Herstellungstoleranzen erfordern und einen hohen Prüfaufwand benötigen.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Zapfventil bereitzustellen, das die vorstehend genannten Nachteile zumindest teilweise vermeidet. Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben. Erfindungsgemäß ist die Vorspanneinrichtung dazu eingerichtet, eine unstetige Öffnungscharakteristik der Hauptventileinrichtung derart zu erzeugen, dass eine auf die Hauptventileinrichtung wirkende Schließkraft in einem sich von der Schließstellung der Hauptventileinrichtung bis zu einem Grenzöffnungsquerschnitt erstreckenden ersten Öffnungsquerschnittsbereich reduziert ist.
  • Zunächst werden einige im Rahmen der Erfindung verwendete Begriffe erläutert. Der Begriff Fluid umfasst flüssige, gasförmige oder sich in einer Mischphase befindliche Stoffe.
  • Die Hauptventileinrichtung kann genau einen oder auch zwei oder mehr Ventilkörper aufweisen. Ein Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung ist eine vom Öffnungszustand des einen Ventilkörpers oder der mehreren Ventilkörper der Hauptventileinrichtung abhängige Querschnittsfläche, die für den Durchfluss des Fluids durch die Hauptventileinrichtung zur Verfügung steht. In der Schließstellung der Hauptventileinrichtung sind alle Ventilkörper der Hauptventileinrichtung in einer Schließposition. Wenn die Hauptventileinrichtung geschlossen ist, weist sie also einen Öffnungsquerschnitt von Null auf.
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen unstetigen Öffnungscharakteristik ist ausgehend von der Schließstellung bis zum Grenzöffnungsquerschnitt (also innerhalb des ersten Öffnungsquerschnittbereichs) eine Schließkraft, die auf einen Ventilkörper wirkt, reduziert. Der zum Öffnen der Hauptventileinrichtung notwendige am Einlass herrschende Minimaldruck wird dadurch verringert. Die Hauptventileinrichtung kann dadurch einfacher geöffnet werden, indem der Ventilkörper, dessen Schließkraft reduziert ist, eine entsprechende Öffnungsbewegung ausführt. So kann sichergestellt werden, dass im Vollschlauchbetrieb bereits ein geringer vor der Hauptventileinrichtung herrschender Druck ausreicht, um die Hauptventileinrichtung zu öffnen. Der Druck kann auf diese Weise zuverlässig unter den Mindestdruck gesenkt werden, bei dem die automatische Abschalteinrichtung ausgelöst wird.
  • Andererseits trifft das von einer Förderpumpe bereitgestellte Fluid während des normalen Förderbetriebs mit einem deutlich größeren Druck auf die Hauptventileinrichtung, so dass der Grenzöffnungsquerschnitt regelmäßig überschritten wird. Die Unstetigkeit der Öffnungscharakteristik zeigt sich dadurch, dass die Reduktion der Schließkraft bei Überschreiten des Grenzöffnungsquerschnitts wegfällt. Bei Überschreiten des Grenzöffnungsquerschnitts ist somit für eine weitere Erhöhung des Öffnungsquerschnitts eine größere Druckdifferenz notwendig. Vor der Hauptventileinrichtung wird daher bei Überschreitung des Grenzöffnungsquerschnitts ein hoher Druck aufgebaut, der auf bekannte Weise zur Beaufschlagung der automatischen Abschalteinrichtung benutzt werden kann. Die Betriebssicherheit der automatischen Abschalteinrichtung kann auf diese Weise verbessert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorspanneinrichtung derart ausgestaltet, dass ein Minimaldruck, der zum Öffnen der Hauptventileinrichtung erforderlich ist, in einem Bereich zwischen 0,01 bar und 0,5 bar, vorzugsweise zwischen 0,05 bar und 0,3 bar liegt. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein Druckschwellwert, ab dem der Öffnungsquerschnitt den Grenzöffnungsquerschnitt überschreitet, in einem Bereich zwischen 0,075 bar und 0,5 bar liegt. Vorzugsweise ist der Druckschwellwert um mindestens 5% größer, weiter vorzugsweise um mindestens 20%, besonders bevorzugt um mindestens 50% größer als der Minimaldruck. Wenn bei dieser Ausgestaltung der am Einlass herrschende Druck zwischen dem Minimaldruck und dem Druckschwellwert liegt, öffnet sich die Hauptventileinrichtung auf kontrollierte Weise (maximal bis zum Grenzöffnungsquerschnitt) und ermöglicht so einen kontrollierten Druckabbau unterhalb dem Mindestdruck, bei dessen Unterschreitung die automatische Abschalteinrichtung auslöst. Der Mindestdruck kann beispielsweise zwischen 0,075 bar und 0,45 bar liegen. Die automatische Sicherheitsabschaltung und die Vorspanneinrichtung sind vorzugsweise derart ausgestaltet, dass der Mindestdruck zwischen dem Minimaldruck und dem Druckschwellwert liegt. Der Grenzöffnungsquerschnitt kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 1 mm2 und 12 mm2, vorzugsweise zwischen 2 mm2 und 8 mm2 liegen.
  • In einer Ausführungsform weist die Hauptventileinrichtung einen Hauptventilkörper, einen Hauptventilsitz, einen Druckabbaukanal und einen zum Verschließen des Druckabbaukanals ausgebildeten Druckabbauventilkörper auf. Die Hauptventileinrichtung weist also bei dieser Ausgestaltung zwei Ventilkörper auf. Die Vorspanneinrichtung kann dazu eingerichtet sein, den Hauptventilkörper und den Druckabbauventilkörper unabhängig voneinander in eine Schließstellung zu drängen, wobei eine Veränderung des Öffnungsquerschnitts der Hauptventileinrichtung im ersten Öffnungsquerschnittbereich durch eine Bewegung des Druckabbauventilkörpers bewirkt wird und wobei eine Veränderung des Öffnungsquerschnitts der Hauptventileinrichtung über den Grenzöffnungsquerschnitt hinaus durch eine Bewegung des Hauptventilkörpers relativ zum Hauptventilsitz bewirkt wird. Ein Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung kann bei dieser Ausführungsform also dadurch verändert werden, dass ein Öffnungszustand des Druckabbauventilkörpers geändert wird und/oder der Hauptventilkörper relativ zum Hauptventilsitz bewegt wird.
  • Vorzugsweise verläuft der Druckabbaukanal durch den Hauptventilkörper. Zudem kann die Vorspanneinrichtung zum Drängen des Hauptventilkörpers in die Schließstellung ein erstes Rückstellelement aufweisen, welches vorzugsweise als Vollschlauchfeder ausgebildet ist. Weiterhin kann die Vorspanneinrichtung zum Drängen des Druckabbauventilkörpers in die Schließstellung ein zweites Rückstellelement aufweisen, welches vorzugsweise als Druckabbaufeder ausgebildet ist. Indem die Hauptventileinrichtung zwei voneinander unabhängige Ventilkörper aufweist und die Vorspanneinrichtung für jedes dieser Ventilkörper ein separates Rückstellelement aufweist, kann die beschriebene Unstetigkeit der Öffnungscharakteristik auf einfache Weise realisiert werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Hauptventileinrichtung im Vollschlauchbetrieb vom Fluiddruck dadurch geöffnet wird, dass sich lediglich der Druckabbauventilkörper öffnet, während der Hauptventilkörper in einer Schließstellung verbleibt, in der er dichtend am Hauptventilsitz anliegt. Bei vollständig geöffnetem Druckabbauventilkörper kann vorzugsweise ein Öffnungsquerschnitt erreicht sein, der dem Grenzöffnungsquerschnitt entspricht. Ein im Vollschlauchbetrieb vor der Hauptventileinrichtung vorhandener Überdruck kann dann auf kontrollierte Weise über den Druckabbaukanal abgebaut werden. Im normalen Förderbetrieb (also bei eingeschalteter Förderpumpe) wird der Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung (zusätzlich) durch eine Bewegung des Hauptventilkörpers relativ zum Hauptventilsitz erhöht, so dass sich vor der Hauptventileinrichtung ein durch das erste Rückstellelement bzw. die Vollschlauchfeder vorgegebener erhöhter Staudruck einstellt.
  • In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Hauptventileinrichtung einen Hauptventilkörper, der von der Vorspanneinrichtung gegen einen Hauptventilsitz in eine Schließstellung vorgespannt wird, wobei der erste Öffnungsquerschnittbereich mit einem ersten Stellbereich des Hauptventilkörpers und ein über den Grenzöffnungsquerschnitt hinausgehender zweiter Öffnungsquerschnittbereich mit einem sich an den ersten Stellbereich anschließenden zweiten Stellbereich des Hauptventilkörpers korrespondiert. Ein Stellbereich des Hauptventilkörpers bezeichnet dabei einen sich entlang einer Axialrichtung des Hauptventilkörpers erstreckenden Bewegungsbereich (Auslenkungsbereich), innerhalb dem der Hauptventilkörper relativ zum Ventilsitz bewegt werden kann, um die Hauptventileinrichtung zu öffnen bzw. zu schließen. Vorzugsweise ist zudem die unstetige Öffnungscharakteristik dadurch verwirklicht, dass die Vorspanneinrichtung im ersten Stellbereich eine kleinere Rückstellkonstante aufweist als im zweiten Stellbereich. Die "Rückstellkonstante" ist dabei ein Maß für das Verhältnis zwischen der für eine Bewegung des Hauptventilkörpers erforderlichen Kraft und der dadurch erzielten Auslenkung des Hauptventilkörpers. Durch die im ersten Stellbereich kleinere Rückstellkonstante der Vorspanneinrichtung wird der Hauptventilkörper in diesem Stellbereich weniger stark in die Schließstellung gedrängt. Dies ermöglicht es, dass bereits ein geringerer Fluiddruck vor der Hauptventileinrichtung eine Öffnung der Hauptventileinrichtung bewirken kann, bis das Ende des ersten Stellbereichs und damit der Grenzöffnungsquerschnitt erreicht ist. Wird die Hauptventileinrichtung im Normalförderbetrieb durch einen größeren Fluiddruck beaufschlagt, erfolgt eine weitere Bewegung des Hauptventilkörpers innerhalb des zweiten Stellbereichs entgegen einer durch die größere Rückstellkonstante vorgegebenen Rückstellkraft.
  • Beispielsweise kann die Vorspanneinrichtung ein erstes Rückstellelement und ein zweites Rückstellelement umfassen, wobei eine Bewegung des Hauptventilkörpers im ersten Stellbereich in Öffnungsrichtung überwiegend oder ausschließlich entgegen einer Rückstellkraft des zweiten Rückstellelements erfolgt und wobei eine Bewegung des Hauptventilkörpers im zweiten Stellbereich in Öffnungsrichtung überwiegend oder ausschließlich entgegen einer Rückstellkraft des ersten Rückstellelements erfolgt.
  • Die vorstehend genannte voneinander getrennte Wirkung der Rückstellelemente in den verschiedenen Stellbereichen kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das erste Rückstellelement den Hauptventilkörper relativ zu einem verschiebbaren Halteelement vorspannt, wobei das zweite Rückstellelement das verschiebbare Halteelement relativ zum Hauptventilsitz der Hauptventileinrichtung vorspannt. Eine Bewegung des Hauptventilkörpers im ersten Stellbereich in Öffnungsrichtung kann in diesem Fall durch eine gemeinsame Bewegung des Halteelements und des Hauptventilkörpers entgegen einer Rückstellkraft des zweiten Rückstellelements erfolgen, wobei eine Bewegung des Hauptventilkörpers im zweiten Stellbereich in Öffnungsrichtung durch eine Bewegung des Hauptventilkörpers relativ zum Halteelement entgegen einer Rückstellkraft des ersten Rückstellelements erfolgen kann.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann eine Verschiebbarkeit des verschiebbaren Halteelements relativ zum Hauptventilsitz durch einen am Hauptventilsitz positionierten ersten Anschlag begrenzt sein. Darüber hinaus kann die Bewegbarkeit des verschiebbaren Halteelements relativ zum Hauptventilkörper durch einen am Hauptventilkörper gebildeten zweiten Anschlag begrenzt sein. Wenn vor der Hauptventileinrichtung nur ein geringer Druck herrscht, wird der Hauptventilkörper durch das erste Rückstellelement gegen das verschiebbare Halteelement gespannt, bis das Halteelement gegen den zweiten Anschlag des Hauptventilkörpers anschlägt. Gleichzeitig ist das Halteelement aufgrund der Rückstellkraft des zweiten Rückstellelements von dem am Hauptventilsitz vorhandenen Anschlag beabstandet. Wenn der Hauptventilkörper ausgehend von der Schließstellung innerhalb des ersten Stellbereichs bewegt wird, geht dies in diesem Fall mit einer Verschiebung des Halteelements relativ zum Hauptventilsitz und einer entsprechenden Auslenkung des zweiten Rückstellelements einher. Wenn sich also der Fluiddruck vor der Hauptventileinrichtung erhöht, wird das Halteelement entgegen der Rückstellkraft des zweiten Rückstellelements ausgelenkt und kommt am ersten Anschlag zum Liegen. Eine anschließende weitere Druckerhöhung führt dann zu einer Öffnungsbewegung des Hauptventilkörpers (innerhalb des zweiten Stellbereichs) relativ zum Halteelement bei gleichzeitiger Auslenkung des ersten Rückstellelements.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform umfasst die Vorspanneinrichtung ein erstes Rückstellelement mit einer ersten Rückstellkonstante, das den Hauptventilkörper relativ zu dem Hauptventilsitz in die Schließstellung drängt. Zudem umfasst die Vorspanneinrichtung in dieser Ausführungsform ein zweites Rückstellelement mit einer zweiten Rückstellkonstante, das den Hauptventilkörper relativ zu dem Hauptventilsitz in Öffnungsrichtung drängt. In diesem Fall wirkt das zweite Rückstellelement dem ersten Rückstellelement also entgegen, wodurch im ersten Stellbereich eine Reduzierung der Schließkraft erreicht werden kann, die einen kontrollierten Druckabbau ermöglicht. Bei Überschreiten des Grenzöffnungsquerschnitts (also im zweiten Stellbereich) kann die entgegengesetzte Wirkung des zweiten Rückstellelements wegfallen, wodurch die erfindungsgemäße Unstetigkeit der Öffnungscharakteristik realisiert werden kann. Insbesondere kann sich die Rückstellkonstante der Vorspanneinrichtung im ersten Stellbereich aus einer Kombination der Rückstellkonstanten des ersten und zweiten Rückstellelements ergeben, wobei sich die Rückstellkonstante der Vorspanneinrichtung bei Überschreiten des Grenzöffnungsquerschnitts (also im zweiten Stellbereich) überwiegend oder ausschließlich durch die Rückstellkonstante des ersten Rückstellelements ergeben kann.
  • Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass eine Rückstellkraft des ersten Rückstellelements, die im ersten Stellbereich auf den Hauptventilkörper wirkt, größer ist als eine Rückstellkraft des zweiten Rückstellelements, die im ersten Stellbereich auf den Hauptventilkörper wirkt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Hauptventilkörper bei Abwesenheit eines Fluiddrucks vollständig in die Schließstellung bewegt wird.
  • Vorzugsweise weist das zweite Rückstellelement ein erstes Ende und ein entlang einer Auslenkungsrichtung gegenüberliegendes zweites Ende auf, wobei das erste Ende am Hauptventilkörper fixiert ist und wobei das zweite Ende während einer Bewegung des Hauptventilkörpers im ersten Stellbereich an einem relativ zum Hauptventilsitz fixierten Anschlag anliegt und wobei das zweite Ende während einer Bewegung des Hauptventilkörpers im zweiten Stellbereich von dem Anschlag gelöst ist. Vorzugsweise ist zudem eine Auslenkung des zweiten Endes des zweiten Rückstellelements in Richtung stromaufwärts durch einen am Hauptventilkörper fixierten Begrenzungsvorsprung begrenzt. Durch diese beispielhafte Ausgestaltung kann erreicht werden, dass im zweiten Stellbereich nur noch das erste Rückstellelement auf den Hauptventilkörper einwirkt.
  • Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Zapfsäule mit einer Förderpumpe zur Ausbringung eines Fluids und mit einem Zapfschlauch, der die Förderpumpe mit einem erfindungsgemäßen Zapfventil verbindet.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1:
    eine erfindungsgemäße Zapfsäule, an die ein erfin-dungsgemäßes Zapfventil angeschlossen ist, in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht;
    Figur 2:
    einen Teilausschnitt der Ausführungsform der Figur 1 in einer seitlichen Schnittansicht;
    Figur 2A:
    einen Ausschnitt aus der Figur 2 in vergrößerter Darstellung;
    Figur 2B:
    einen Ausschnitt aus der Figur 2 in vergrößerter Darstellung;
    Figur 3:
    einen Teilausschnitt der Figur 2, wobei das Zapfventil in einem anderen Betriebszustand ist;
    Figur 3A:
    einen Ausschnitt aus der Figur 3 in vergrößerter Darstellung;
    Figur 3B:
    einen Ausschnitt aus der Figur 3 in vergrößerter Darstellung;
    Figur 4:
    die Ansicht der Figur 3, wobei das Zapfventil in einem anderen Betriebszustand ist;
    Figur 5:
    die Ansicht der Figur 3 in einem wiederum anderen Betriebszustand;
    Figur 6:
    einen Teil einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zapfventils in einer geschnittenen Seitenansicht;
    Figur 6A:
    einen Ausschnitt aus der Figur 6 in vergrößerter Darstellung;
    Figur 7:
    einen Teilausschnitt aus der Figur 6 in einer seitlichen Schnittansicht in einem anderen Betriebszustand;
    Figur 7A:
    einen Ausschnitt aus der Figur 7 in vergrößerter Darstellung;
    Figur 8:
    die Ansicht der Figur 7, wobei das Zapfventil in einem anderen Betriebszustand ist;
    Figur 9:
    die Ansicht der Figur 7, wobei das Zapfventil wiederum in einem anderen Betriebszustand ist;
    Figur 10:
    einen Teil einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zapfventils in einer geschnittenen Seitenansicht;
    Figuren 11-13:
    Teilausschnitte aus der Figur 10, wobei sich das Zapfventil jeweils in verschiedenen Betriebszuständen befindet.
  • Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Zapfsäule 8, an die ein erfindungsgemäßes Zapfventil zur Ausbringung eines Kraftstoffs angeschlossen ist, in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht. Das Zapfventil umfasst ein Gehäuse 12 mit einem Einlass 13, der mit einem Kraftstoffschlauch 9 verbunden ist. Der Kraftstoffschlauch 9 führt zu der schematisch dargestellten Zapfsäule 8. Innerhalb der Zapfsäule 8 befindet sich eine Förderpumpe (nicht gezeigt), die dazu ausgebildet ist, den Kraftstoff mit Druck zu beaufschlagen und zum Zapfventil weiterzuleiten. In das Gehäuse 12 ist ein Auslaufrohr 11 eingesetzt, an dessen vorderem Ende sich ein Auslass 14 befindet. Durch das Zapfventil erstreckt sich vom Einlass 13 bis zum Auslass 14 ein Hauptkanal 15, der durch eine Hauptventileinrichtung 16 verschließbar ist.
  • Die Hauptventileinrichtung 16 weist einen Hauptventilkörper auf, der im Zustand der Figur 1 auf bekannte Weise durch eine Schließfeder 28 sowie eine von der Schließfeder beaufschlagte Kolbenanordnung 29 in einer Schließstellung gehalten wird. Die Hauptventileinrichtung 16 kann über einen Steuerhebel 17 auf bekannte Weise betätigt werden, indem die Kolbenanordnung 29 mit Hilfe eines Steuerhebelbolzens 27 gegen die Kraft der Schließfeder 28 nach links verschoben wird. Dadurch wird der Hauptventilkörper auf grundsätzlich bekannte Weise freigegeben, so dass ein stromauf der Hauptventileinrichtung herrschender Fluiddruck den Hauptventilkörper in eine Öffnungsstellung bewegen kann.
  • Zusätzlich und unabhängig von der Schließfeder 28 und der Kolbenanordnung 29 wird die Hauptventileinrichtung durch eine Vorspanneinrichtung 18 in die Schließstellung gedrängt. Nach der Betätigung des Steuerhebels 17 muss zum Ausbringen des Kraftstoffs der Fluiddruck am Einlass 13 ausreichend groß sein, um den Widerstand der Vorspanneinrichtung 18 zu überwinden. Das Zusammenwirken der Vorspanneinrichtung 18 mit der Hauptventileinrichtung 16 wird nachfolgend in Verbindung mit den Figuren 2 bis 5 im Detail erläutert.
  • Das Zapfventil umfasst weiterhin eine automatische Abschalteinrichtung 10, die dazu ausgebildet ist, die Hauptventileinrichtung 16 unabhängig von einer Stellung des Steuerhebels 17 in die Schließstellung zu bewegen, wenn ein Fluiddruck am Einlass 13 einen Mindestwert unterschreitet. Insbesondere ist die Abschalteinrichtung 10 auf grundsätzlich bekannte Weise dazu eingerichtet (siehe beispielsweise EP 2 386 520 B1 ), den Steuerhebelbolzen 27 von der Kolbenanordnung 29 zu entkoppeln, so dass der Hauptventilkörper unabhängig von der Stellung des Steuerhebels von der Schließfeder 28 in die Schließstellung bewegt und dort gehalten wird. Stromaufwärts der Hauptventileinrichtung 16 mündet ein Druckanschlusskanal 30 in den Hauptkanal 15. Der Druckanschlusskanal 30 wirkt auf bekannte Weise derart mit der automatischen Abschalteinrichtung 10 zusammen, dass ein stromaufwärts der Hauptventileinrichtung 16 stattfindender Druckabfall unter den Mindestwert zu einem Auslösen der Abschalteinrichtung 10 und somit zu der vorstehend beschriebenen Entkopplung des Steuerhebels 17 von der Kolbenanordnung 29 führt.
  • Figur 2 zeigt einen Teilausschnitt der Ausführungsform der Figur 1 in einer seitlichen Schnittansicht. Der Teilausschnitt zeigt den Bereich des erfindungsgemäßen Zapfventils, in dem die Hauptventileinrichtung 16 und die Vorspanneinrichtung 18 angeordnet sind und miteinander zusammenwirken. In Figur 2 sind zudem die Bereiche A und B markiert, welche vergrößert in den Figuren 2A und 2B dargestellt sind.
  • Die Hauptventileinrichtung 16 dieser Ausführungsform weist einen Hauptventilkörper 20' und einen Hauptventilsitz 23 auf. Die Kolbenanordnung 29 drückt den Hauptventilkörper 20' in dem in Figur 2 gezeigten Betriebszustand gegen den Hauptventilsitz 23 in eine Schließstellung.
  • Unabhängig davon wird der Hauptventilkörper 20', der mit einer Ventilstange 31 verbunden ist, auch durch die Vorspanneinrichtung 18 gegen den Hauptventilsitz 23 in die Schließstellung gespannt. Die Ventilstange 31 verläuft entlang einer Axialrichtung des Hauptventilkörpers 20'. Die Vorspanneinrichtung 18 umfasst eine Vollschlauchfeder 18a, eine Druckabbaufeder 18c sowie ein verschiebbares Halteelement 24. Die beiden Federn 18a, 18c sind gegenüber ihrer Ruheposition komprimiert (drücken also die Elemente, an denen sie anliegen, auseinander), wobei die Druckabbaufeder 18c auf den Hauptventilkörper 20' eine kleinere Schließkraft ausübt und eine kleinere Federkonstante aufweist als die Vollschlauchfeder 18a. Zur Bewirkung einer vorgegebenen Auslenkung der Druckabbaufeder 18c ist somit eine kleinere Kraft notwendig als bei der Vollschlauchfeder 18a.
  • Der Hauptventilsitz 23 ist einstückig mit Haltevorsprüngen 32 verbunden, die das verschiebbare Halteelement 24 gleitend lagern und eine Verschiebung des Halteelements 24 entlang der Axialrichtung ermöglichen. Der Ventilschaft 31 ist zudem gleitend durch eine im verschiebbaren Halteelement 24 vorhandene Durchgangsöffnung hindurchgeführt. Die Bewegbarkeit des Ventilschafts 31 bzw. des damit verbundenen Ventilkörpers 20' relativ zum Halteelement 24 in Schließrichtung wird durch einen Anschlag 35 begrenzt, der am rückwertigen Ende des Hauptventilkörpers 20' gebildet ist.
  • Die Druckabbaufeder 18c spannt das Halteelement 24 relativ zu den Haltevorsprüngen 32 (und somit relativ zum Ventilsitz 23) in Schließrichtung (also in Figur 2 nach links). Gleichzeitig greift die Vollschlauchfeder 18a an einem nach außen weisenden Vorsprung 34 des Ventilschafts 31 sowie am stromaufwärtigen Ende des Halteelements 24 an und spannt den Ventilkörper 20' somit relativ zum Halteelement 24 in Schließrichtung stromaufwärts, allerdings nur so weit, bis das vordere Ende des Halteelements 24 am Anschlag 35 zum Liegen kommt. Der Anschlag 35 ist so positioniert, dass der Hauptventilkörper 20' nicht allein durch die Vollschlauchfeder 18a, sondern erst unter zusätzlicher Wirkung der Druckabbaufeder 18c (oder unter zusätzlicher Wirkung von Kolbeneinrichtung 29 und Schließfeder 28) vollständig in die Schließstellung bewegt werden kann. Wenn die Kolbeneinrichtung 29 den Hauptventilkörper freigibt, wird der Hauptventilkörper 20' also erst durch die Druckabbaufeder 18c vollständig in die Schließstellung bewegt. Dazu drückt die Druckabbaufeder 18c das Halteelement 24 von den Haltevorsprüngen 32 weg, so dass sich ein Spalt 33 zwischen dem Halteelement 24 und einem Anschlag 26 der Haltevorsprünge 32 bildet (siehe Figur 2A). Der Hauptventilkörper 20' liegt in diesem Zustand vollständig am Ventilsitz 23 an, so dass sich ein Öffnungsquerschnitt von Null ergibt. Dies ist in Figur 2B durch das Bezugszeichen 36 angedeutet.
  • Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus der Figur 2 in einem anderen Betriebszustand, in dem die Kolbenanordnung 29 vom stromabwärtigen Ende des Hauptventilkörpers 20' beabstandet ist und der Hauptventilkörper somit freigegeben ist. Außerdem steht der Kraftstoffschlauch voll Fluid, so dass vor der Hauptventileinrichtung ein entsprechender Fluiddruck herrscht. Dieser Zustand kann sich beispielsweise einstellen, wenn der Steuerhebel in einer Öffnungsstellung arretiert ist und die Förderpumpe nach der Ausbringung einer vorgewählten Kraftstoffmenge ausgeschaltet wurde. Durch das Ausschalten der Förderpumpe fällt der Fluiddruck vor der Hauptventileinrichtung 16 deutlich ab, wobei er vorliegend (aufgrund des noch voll Fluid stehenden Kraftstoffschlauchs) noch oberhalb des Mindestdrucks verbleibt, bei dem die automatische Abschalteinrichtung auslöst. Der Hauptventilkörper 20' wird somit durch die Vollschlauchfeder 18a und die Druckabbaufeder 18c (in Figur 3 nach links) in die Schließstellung gespannt.
  • In dem in Figur 3 gezeigten Zustand verbleibt daher stromauf der Hauptventileinrichtung 16 zunächst ein Fluiddruck, der ausreichend ist, um den Hauptventilkörper 20' zusammen mit dem Halteelement 24 entgegen der Rückstellkraft der Druckabbaufeder 18c in eine Öffnungsstellung zu bewegen, bis das Halteelement 24 am Anschlag 26 anstößt (siehe Figur 3A). Der in Figur 2B gezeigte Spalt 33 wird dadurch geschlossen (siehe Figur 3A). Es stellt sich auf diese Weise ein Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung 16 ein, der dem Grenzöffnungsquerschnitt entspricht. Dies ist den Figuren 3A und 3B erkennbar, in denen die in Figur 3 mit den Buchstaben A bzw. B gekennzeichneten Ausschnitte vergrößert dargestellt sind. Insbesondere ist in Fig. 3B erkennbar, dass der Hauptventilkörper 20' leicht vom Hauptventilsitz 23 abgehoben ist (siehe Spalt 43). Ein vor der Hauptventileinrichtung 16 herrschender Fluiddruck kann auf diese Weise auf kontrollierte Weise abgebaut werden, bis der Fluiddruck unter den Mindestdruck abfällt, bei dem die Abschalteinrichtung auslöst. Wenn das Halteelement 24 am Anschlag 26 anliegt, kann die Druckabbaufeder 18c bei einer weiteren Öffnungsbewegung des Hauptventilkörpers 20' nicht weiter komprimiert werden. Eine solche weitere Öffnungsbewegung (mit der ein Öffnungsquerschnitt erzeugt wird, der den Grenzöffnungsquerschnitt übersteigt) muss somit entgegen der Rückstellkraft der Vollschlauchfeder 18a erfolgen. Die Öffnungscharakteristik der Vorspanneinrichtung 18 ist somit bei Überschreiten des Grenzöffnungsquerschnitts unstetig. Während im ersten Öffnungsquerschnittsbereich eine durch die Druckabbaufeder 18c erzeugte reduzierte Rückstellkraft überwunden werden muss, erfolgt die weitere Öffnungsbewegung über den Grenzöffnungsquerschnitt hinaus entgegen der größeren Rückstellkraft der Vollschlauchfeder 18a. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit Figur 4 erläutert.
  • Figur 4 zeigt den Ausschnitt der Figur 3 in einem anderen Betriebszustand des Zapfventils. Im Zustand der Figur 4 ist der Steuerhebel 17 in einer mittleren Öffnungsstellung, die mit einer vorgegebenen Axialposition der Kolbenanordnung 29 einhergeht. Außerdem ist in dem in Figur 4 gezeigten Zustand die Förderpumpe eingeschaltet, so dass der stromaufwärts der Hauptventileinrichtung 16 herrschende Fluiddruck ausreichend ist, um den Hauptventilkörper 20' entgegen der Rückstellkraft der Vollschlauchfeder 18a in Axialrichtung stromabwärts zu bewegen, bis der Hauptventilkörper 20' gegen die Kolbenanordnung 29 stößt. Es stellt sich dabei ein Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung ein, der über den Grenzöffnungsquerschnitt hinausgeht.
  • Figur 5 zeigt den Ausschnitt der Figuren 3 und 4 in einem wiederum anderen Betriebszustand des Zapfventils. Der Steuerhebel 17 befindet sich in einer vollständigen Öffnungsstellung. Die Kolbenanordnung 29 ist dementsprechend gegenüber der Stellung der Figur 4 weiter nach rechts verschoben. Der durch die Förderpumpe erzeugte Fluiddruck kann den Hauptventilkörper 20' daher gegenüber dem in Figur 4 gezeigten Zustand noch weiter nach rechts bewegen, so dass sich der Öffnungsquerschnitt weiter erhöht.
  • Figur 6 zeigt eine Hauptventileinrichtung 16 sowie eine Vorspanneinrichtung 18 einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zapfventils. Solche Elemente, welche im Wesentlichen identisch bei der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform vorhanden sind, sind vorliegend mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Unterschiede zwischen der ersten Ausdrucksform und der zweiten Ausführungsform werden nachfolgend erläutert.
  • Bei der Ausführungsform der Figur 6 umfasst die Hauptventileinrichtung 16 einen Hauptventilkörper 20", der durch eine Vorspanneinrichtung 18 in die Schließstellung gedrängt wird, wobei die Vorspanneinrichtung 18 eine Vollschlauchfeder 18a und eine Druckabbaufeder 18d aufweist. Zudem sind einstückig mit dem Ventilsitz 23 verbundene Haltevorsprünge 32' vorhanden, an denen der Hauptventilkolben 31 gleitend und entlang seiner Axialrichtung verschiebbar gelagert ist. Die Vollschlauchfeder 18a greift an einem stromaufwärtigen Ende der Haltevorsprünge 32' an, um das Hauptventil in Schließrichtung zu spannen. Die Druckabbaufeder 18d ist mit ihrem stromabwärtigen Ende mit dem Hauptventilkörper 20" verbunden und weist an ihrem gegenüberliegenden stromaufwärtigen Ende einen Schiebering 37 auf, der unter Auslenkung der Druckabbaufeder 18d relativ zum Hauptventilkörper 20" bis zu einem Begrenzungsvorsprung 38 verschiebbar ist. In dem in Figur 6 gezeigten Zustand liegt der Schiebering 37 an einem stromabwärtigen Anschlag 25 der Haltevorsprünge 32' an, so dass der Hauptventilkörper 20" durch die Druckabbaufeder 18d relativ zum Ventilsitz 23 in eine Öffnungsrichtung gespannt wird. In dem in Figur 6 gezeigten Zustand befindet sich der Steuerhebel 17 allerdings in der Schließstellung, so dass der Hauptventilkegel 20" zusätzlich von der von der Schließfeder 28 beaufschlagten Kolbenanordnung 29 in die Schließstellung gespannt wird. In der gezeigten Stellung besteht zwischen dem Schiebering 37 und dem Begrenzungsvorsprung ein Spalt 39 (siehe Figur 6A, in der der Ausschnitt A der Figur 6 vergrößert dargestellt ist).
  • Figur 7 zeigt einen Ausschnitt aus der Figur 6 in einem Zustand, in dem die Kolbenanordnung 29 vom stromabwärtigen Ende des Hauptventilkörpers 20" beabstandet ist und der Hauptventilkörper entsprechend freigegeben ist. Dieser Zustand kann sich, wie oben bereits erläutert, beispielsweise dann einstellen, wenn der Steuerhebel in einer Öffnungsstellung arretiert ist, die Förderpumpe nach der Ausbringung einer vorgewählten Kraftstoffmenge ausgeschaltet und die automatische Abschalteinrichtung noch nicht ausgelöst wurde. Der Hauptventilkörper 20" wird in diesem Fall, wie vorstehend erläutert, durch die Vollschlauchfeder 18a in Schließrichtung und durch die Druckabbaufeder 18d in Öffnungsrichtung gespannt. Die durch die Vollschlauchfeder 18a auf den Hauptventilkörper 20" ausgeübte Schließkraft wird durch die Druckabbaufeder 18d entsprechend reduziert und ein zum Öffnen erforderlicher Minimaldruck wird ebenfalls reduziert. Der Hauptventilkörper 20" kann daher unter Wirkung eines geringen Fluiddrucks in Öffnungsrichtung bewegt werden, bis der Schiebering 37 am Begrenzungsvorsprung 38 zu liegen kommt (siehe Figur 7A). Diese Öffnungsbewegung entspricht einem ersten Stellbereich des Hauptventilkörpers 20" und der dadurch erreichbare Öffnungsquerschnitt entspricht dem Grenzöffnungsquerschnitt. Durch die geringfügige Öffnung der Hauptventileinrichtung (in Figur 7 illustriert durch den Spalt 44) kann der Fluiddruck auf kontrollierte Weise abgebaut werden, bis der Mindestdruck unterschritten wird und die automatische Abschalteinrichtung auslöst.
  • Wird die Hauptventileinrichtung hingegen mit Hilfe des Steuerhebels 17 betätigt, erfolgt eine weitere Öffnungsbewegung des Hauptventilkörpers 20" (über den Grenzöffnungsquerschnitt hinaus) entgegen der vollständigen Rückstellkraft der Vollschlauchfeder 18a und erfordert daher eine deutlich höhere Druckdifferenz, da die Druckabbaufeder 18d der Rückstellkraft der Vollschlauchfeder 18a in dem sich anschließenden zweiten Stellbereich nicht mehr entgegenwirkt. Auf diese Weise wird bei Überschreitung des Grenzöffnungsquerschnitts eine Unstetigkeit der Öffnungscharakteristik der Hauptventileinrichtung erzeugt.
  • Figur 8 zeigt den Ausschnitt der Figur 7 in einem anderen Betriebszustand des Zapfventils. Im Zustand der Figur 8 ist der Steuerhebel 17 in einer mittleren Öffnungsstellung, die mit einer vorgegebenen Axialposition der Kolbenanordnung 29 einhergeht. Außerdem ist in dem in Figur 8 gezeigten Zustand die Förderpumpe eingeschaltet, so dass der stromaufwärts der Hauptventileinrichtung 16 herrschende Fluiddruck ausreichend ist, um den Hauptventilkörper 20" entgegen der Rückstellkraft der Vollschlauchfeder 18a in Axialrichtung stromabwärts zu bewegen, bis der Hauptventilkörper 20' gegen die Kolbenanordnung 29 stößt. Es stellt sich dabei ein Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung ein, der über den Grenzöffnungsquerschnitt hinausgeht. Die Druckabbaufeder 18d steht in diesem Zustand nicht mehr in Kontakt mit dem Anschlag 25.
  • Figur 9 zeigt den Ausschnitt der Figuren 7 und 8 in einem wiederum anderen Betriebszustand des Zapfventils. Im Zustand der Figur 9 befindet sich der Steuerhebel 17 in einer vollständigen Öffnungsstellung. Die Kolbenanordnung 29 ist dementsprechend gegenüber der Stellung der Figur 8 weiter nach rechts verschoben. Der durch die Förderpumpe erzeugte Fluiddruck kann den Hauptventilkörper 20" daher gegenüber dem in Figur 8 gezeigten Zustand noch weiter nach rechts bewegen, so dass sich der Öffnungsquerschnitt weiter erhöht.
  • Figur 10 zeigt eine Hauptventileinrichtung 16 sowie eine Vorspanneinrichtung 18 einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zapfventils. Solche Elemente, welche im Wesentlichen identisch bei der ersten oder zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform vorhanden sind, sind vorliegend mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Unterschiede zu den anderen Ausführungsformen werden nachfolgend erläutert.
  • Bei der Ausführungsform der Figur 10 umfasst die Hauptventileinrichtung 16 einen Hauptventilkörper 20, der durch die Vorspanneinrichtung 18 in Schließrichtung gegen einen Hauptventilsitz 23 gespannt wird. Die Hauptventileinrichtung 16 umfasst zudem einen sich durch den Hauptventilkörper 20 erstreckenden Druckabbaukanal 21, sowie einen Druckabbauventilkörper 22, der zum Verschließen des Druckabbaukanals 21 ausgebildet ist. Die Hauptventileinrichtung 16 umfasst somit vorliegend zwei Ventilkörper 20, 22, von denen jeder zur Öffnung der Hauptventileinrichtung 16 beitragen kann. Ebenso wie bei der Ausführungsform der Figuren 6 bis 9 weist das Zapfventil einstückig mit dem Ventilsitz 23 verbundene Haltevorsprünge 32' auf, an denen der Hauptventilkolben 31 gleitend und entlang seiner Axialrichtung verschiebbar gelagert ist. Die Vorspanneinrichtung 18 umfasst eine Vollschlauchfeder 18a, die den Hauptventilkörper 20 gegen den Ventilsitz 23 spannt, sowie eine Druckabbaufeder 18b, die den Druckabbauventilkörper 22 gegen den Hauptventilkörper 20 spannt. Dazu ist die Druckabbaufeder 18b in einem komprimierten Zustand zwischen einem stromabwärtigen Ende des Druckabbauventils 22 und einem nach außen ragenden Kragen 40, der am Hauptventilkörper 20 fixiert ist, eingespannt.
  • In dem in Figur 10 gezeigten Betriebszustand drückt die Kolbenanordnung 29 sowohl den Hauptventilkörper 20 gegen den Hauptventilsitz 23 als auch das Druckabbauventil 22 gegen den Hauptventilkörper 20 in eine Schließstellung.
  • Figur 11 zeigt einen Ausschnitt aus der Figur 10, wobei die Kolbenanordnung 29 vom stromabwärtigen Ende des Hauptventilkörpers 20 und des Druckabbauventilkörpers 22 beabstandet ist. Die Förderpumpe wurde außerdem nach der Ausbringung einer vorgewählten Kraftstoffmenge ausgeschaltet, und die automatische Abschalteinrichtung wurde noch nicht ausgelöst. Der Hauptventilkörper 20 wird in diesem Fall durch die Vollschlauchfeder 18a in Schließrichtung gespannt. Außerdem wird das Druckabbauventil 22 durch die Druckabbaufeder 18b in Schließrichtung gespannt. Die Rückstellkonstanten der Elemente 18a und 18b sind vorliegend so gewählt, dass eine Bewegung des Druckabbauventilkörpers 22 relativ zum Hauptventilkörper 20 in Öffnungsrichtung einen geringeren Minimaldruck am Einlass 13 erfordert als eine Bewegung des Hauptventilkörpers 20 relativ zum Hauptventilsitz 23 in Öffnungsrichtung. Der vorliegend herrschende geringe Druck reicht daher gerade aus, um das Druckabbauventil 22 in Öffnungsrichtung zu bewegen, bis es gegen einen relativ zum Hauptventilkörper fixierten Anschlag 41 stößt. Dadurch entsteht zwischen dem Hauptventilkörper 20 und einer Dichtfläche des Druckabbauventilkörpers 22 ein Spalt 42, durch den das Fluid strömen kann. Mit dieser Öffnungsbewegung vergrößert sich ein Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung 16 bis zu einem Grenzöffnungsquerschnitt. Durch die geringfügige Öffnung der Hauptventileinrichtung kann der Fluiddruck auf kontrollierte Weise abgebaut werden, bis der Mindestdruck unterschritten wird und die automatische Abschalteinrichtung auslöst. Eine weitere Öffnungsbewegung der Hauptventileinrichtung 16 (über den Grenzöffnungsquerschnitt hinaus), die durch eine Bewegung des Hauptventilkörpers 20 relativ zum Hauptventilsitz 23 in Öffnungsrichtung erreicht wird, erfordert einen deutlich höheren Druck, der sich nur bei eingeschalteter Förderpumpe einstellt. Indem die Öffnung der Hauptventileinrichtung 16 vor Erreichen des Grenzöffnungsquerschnitts entgegen der kleineren Schließkraft der Druckabbaufeder und nach Überschreiten des Grenzöffnungsquerschnitts entgegen der größeren Schließkraft der Vollschlauchfeder 18a stattfindet, wird im Bereich des Grenzöffnungsquerschnitts eine unstetige Öffnungscharakteristik der Hauptventileinrichtung 16 realisiert.
  • Figur 12 zeigt den Ausschnitt der Figur 11 in einem anderen Betriebszustand des Zapfventils. Im Zustand der Figur 12 ist der Steuerhebel 17 in einer mittleren Öffnungsstellung, die mit einer vorgegebenen Axialposition der Kolbenanordnung 29 einhergeht. Außerdem ist in dem in Figur 12 gezeigten Zustand die Förderpumpe eingeschaltet, so dass der stromaufwärts der Hauptventileinrichtung 16 herrschende Fluiddruck ausreichend ist, um zusätzlich zum Druckabbauventil 22 auch den Hauptventilkörper 20 entgegen der Rückstellkraft der Vollschlauchfeder 18a in Öffnungsrichtung zu bewegen, bis der Hauptventilkörper 20 gegen die Kolbenanordnung 29 stößt. Es stellt sich dabei ein Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung 16 ein, der über den Grenzöffnungsquerschnitt hinausgeht.
  • Figur 13 zeigt den Ausschnitt der Figuren 11 und 12 in einem wiederum anderen Betriebszustand des Zapfventils. Im Zustand der Figur 13 befindet sich der Steuerhebel 17 in einer vollständigen Öffnungsstellung. Die Kolbenanordnung 29 ist dementsprechend gegenüber der Stellung der Figur 12 weiter nach rechts verschoben. Der durch die Förderpumpe erzeugte Fluiddruck kann den Hauptventilkörper 20 daher gegenüber dem in Figur 12 gezeigten Zustand noch weiter nach rechts bewegen, so dass sich der Öffnungsquerschnitt weiter erhöht.

Claims (15)

  1. Zapfventil zur Ausbringung eines Fluids, mit einem Einlass (13) zum Anschluss einer Fluidzuleitung, einem Auslass (14), einem den Einlass (13) mit dem Auslass (14) verbindenden Hauptkanal (15), einer Hauptventileinrichtung (16) zur Steuerung eines Fluiddurchflusses durch den Hauptkanal (15), einem Steuerhebel (17) zur Betätigung der Hauptventileinrichtung (16), einer automatischen Sicherheitsabschaltung, die dazu ausgestaltet ist, die Hauptventileinrichtung (16) unabhängig von einer Stellung des Steuerhebels (17) in eine Schließstellung zu bewegen, wenn ein Fluiddruck am Einlass (13) einen Mindestwert unterschreitet, und mit einer Vorspanneinrichtung (18), die die Hauptventileinrichtung (16) in die Schließstellung vorspannt und einen veränderlichen Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung (16) abhängig von einem Fluiddruck am Einlass (13) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Vorspanneinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, eine unstetige Öffnungscharakteristik der Hauptventileinrichtung (16) derart zu erzeugen, dass eine auf die Hauptventileinrichtung (16) wirkende Schließkraft in einem sich von der Schließstellung der Hauptventileinrichtung bis zu einem Grenzöffnungsquerschnitt erstreckenden ersten Öffnungsquerschnittbereich reduziert ist.
  2. Zapfventil gemäß Anspruch 1, bei dem die Vorspanneinrichtung (18) derart mit der Hauptventileinrichtung (16) zusammenwirkt, dass
    - der Grenzöffnungsquerschnitt in einem Bereich zwischen 1 mm2 und 12 mm2 liegt und/oder
    - ein Minimaldruck, der zum Öffnen der Hauptventileinrichtung erforderlich ist, in einem Bereich zwischen 0,01 bar und 0,5 bar, vorzugsweise zwischen 0,05 bar und 0,3 bar liegt.
  3. Zapfventil gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Vorspanneinrichtung (18) derart mit der Hauptventileinrichtung (16) zusammenwirkt, dass ein Druckschwellwert, ab dem der Öffnungsquerschnitt den Grenzöffnungsquerschnitt überschreitet, in einem Bereich zwischen 0,075 bar und 0,5 bar liegt, wobei der Druckschwellwert vorzugsweise um mindestens 5% größer, weiter vorzugsweise um mindestens 20%, besonders bevorzugt um mindestens 50% größer als ein Minimaldruck ist, der zum Öffnen der Hauptventileinrichtung erforderlich ist.
  4. Zapfventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Hauptventileinrichtung (16) einen Hauptventilkörper (20), einen Hauptventilsitz (23), einen Druckabbaukanal (21) und einen zum Verschließen des Druckabbaukanals (21) ausgebildeten Druckabbauventilkörper (22) aufweist, wobei die Vorspanneinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, den Hauptventilkörper (20) und den Druckabbauventilkörper (22) unabhängig voneinander in eine Schließstellung zu drängen, wobei eine Veränderung des Öffnungsquerschnitts der Hauptventileinrichtung (16) im ersten Öffnungsquerschnittbereich durch eine Bewegung des Druckabbauventilkörpers (22) bewirkt wird, wobei eine Veränderung des Öffnungsquerschnitts der Hauptventileinrichtung (16) über den Grenzöffnungsquerschnitt hinaus durch eine Bewegung des Hauptventilkörpers (20) relativ zum Hauptventilsitz (23) bewirkt wird.
  5. Zapfventil gemäß Anspruch 4, bei dem der Druckabbaukanal durch den Hauptventilkörper (20) verläuft.
  6. Zapfventil gemäß Anspruch 4 oder 5, bei dem die Vorspanneinrichtung (18)
    zum Drängen des Hauptventilkörpers (20) in die Schließstellung ein erstes Rückstellelement (18a) und
    zum Drängen des Druckabbauventilkörpers (22) in die Schließstellung ein zweites Rückstellelement (18b) aufweist.
  7. Zapfventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Hauptventileinrichtung (16) einen Hauptventilkörper (20', 20") umfasst, der von der Vorspanneinrichtung (18) gegen einen Hauptventilsitz (23) in eine Schließstellung vorgespannt wird, wobei der erste Öffnungsquerschnittbereich mit einem ersten Stellbereich des Hauptventilkörpers (20', 20") und ein über den Grenzöffnungsquerschnitt hinausgehender zweiter Öffnungsquerschnittbereich mit einem sich an den ersten Stellbereich anschließenden zweiten Stellbereich des Hauptventilkörpers (20', 20") korrespondiert, wobei die unstetige Öffnungscharakteristik dadurch verwirklicht ist, dass die Vorspanneinrichtung (18) im ersten Stellbereich eine kleinere Rückstellkonstante aufweist als im zweiten Stellbereich.
  8. Zapfventil gemäß Anspruch 7, bei dem die Vorspanneinrichtung (18) ein erstes Rückstellelement (18a) und ein zweites Rückstellelement (18c) umfasst, wobei eine Bewegung des Hauptventilkörpers (20') im ersten Stellbereich in Öffnungsrichtung vorwiegend, vorzugsweise ausschließlich entgegen einer Rückstellkraft des zweiten Rückstellelements (18c) erfolgt und wobei eine Bewegung des Hauptventilkörpers (20') im zweiten Stellbereich in Öffnungsrichtung vorwiegend, vorzugsweise ausschließlich entgegen einer Rückstellkraft des ersten Rückstellelements (18a) erfolgt.
  9. Zapfventil gemäß Anspruch 8, bei dem das erste Rückstellelement (18a) den Hauptventilkörper (20') relativ zu einem verschiebbaren Halteelement (24) vorspannt, wobei das zweite Rückstellelement (18c) das verschiebbare Halteelement (24) relativ zum Hauptventilsitz (23) der Hauptventileinrichtung (16) vorspannt.
  10. Zapfventil gemäß Anspruch 9, bei dem eine Verschiebbarkeit des verschiebbaren Halteelements (24) relativ zum Hauptventilsitz (23) durch einen ersten Anschlag (26) begrenzt ist, wobei vorzugsweise eine Verschiebbarkeit des verschiebbaren Halteelements (24) relativ zum Hauptventilkörper (20') durch zweiten Anschlag (35) begrenzt ist.
  11. Zapfventil gemäß Anspruch 7, bei dem die Vorspanneinrichtung (18) umfasst:
    ein erstes Rückstellelement (18a) mit einer ersten Rückstellkonstante, das den Hauptventilkörper (20") relativ zu dem Hauptventilsitz (23) in die Schließstellung drängt, und ein zweites Rückstellelement (18d) mit einer zweiten Rückstellkonstante, das den Hauptventilkörper (20") relativ zu dem Hauptventilsitz (23) in Öffnungsrichtung drängt.
  12. Zapfventil gemäß Anspruch 11, bei dem sich die Rückstellkonstante der Vorspanneinrichtung (18) im ersten Stellbereich aus einer Kombination der Rückstellkonstanten des ersten und zweiten Rückstellelements (18a, 18d) ergibt und wobei sich die Rückstellkonstante der Vorspanneinrichtung (18) im zweiten Stellbereich nur durch die Rückstellkonstante des ersten Rückstellelements (18a) ergibt.
  13. Zapfventil gemäß Anspruch 11 oder 12, bei dem eine Rückstellkraft des ersten Rückstellelements (18a), die im ersten Stellbereich auf den Hauptventilkörper (20") wirkt, größer ist als eine Rückstellkraft des zweiten Rückstellelements (18d), die im ersten Stellbereich auf den Hauptventilkörper (20") wirkt.
  14. Zapfventil gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem das zweite Rückstellelement (18d) ein erstes Ende und ein entlang einer Auslenkungsrichtung gegenüberliegendes zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende am Hauptventilkörper (20") fixiert ist und wobei das zweite Ende während einer Bewegung des Hauptventilkörpers (20") im ersten Stellbereich an einem relativ zum Hauptventilsitz (23) fixierten Anschlag (25) anliegt und wobei das zweite Ende während einer Bewegung des Hauptventilkörpers (20") im zweiten Stellbereich von dem Anschlag (25) gelöst ist, wobei eine Auslenkung des zweiten Endes des zweiten Rückstellelements (18d) in Richtung stromaufwärts vorzugsweise durch einen am Hauptventilkörper (20") fixierten Begrenzungsvorsprung (38) begrenzt ist.
  15. Zapfsäule mit einer Förderpumpe zur Ausbringung eines Fluids und mit einem Zapfschlauch, der die Förderpumpe mit einem Zapfventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 verbindet.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4331187A (en) * 1978-01-24 1982-05-25 Trygg Lars Erik Liquid dispensing device
EP2386520B1 (de) 2010-05-14 2013-04-03 Elaflex Hiby Tanktechnik GmbH & Co. Zapfventil
AU2011211357B2 (en) * 2010-09-13 2016-01-14 Elaflex Hiby Tanktechnik Gmbh & Co. Fuel pump nozzle

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